La pulpa de café. Consideraciones para su aprovechamiento biotecnológico (página 2)

Por ejemplo en el beneficio de la variedad arabica de la región oriental de Cuba, específicamente en la zona del municipio III Frente, la fermentación se desarrolla entre 12 y 48 horas (Traba et al., 1992) y la temperatura dentro del tanque oscila entre 35 y 45 °C. Por tal motivo se trabaja en la utilización de un extracto pectolítico para acelerar este tiempo y culminar el proceso antes de las 24 horas. De esta forma se puede evitar una sobrefermentación, que provoca el deterioro en los granos de café y a su vez un sabor avinagrado a la bebida (FONAIAP, 1988).

En la actualidad, la problemática del impacto ambiental de los residuos o desechos sólidos industriales y agrícolas conlleva a una serie de implicaciones relacionadas con aspectos medioambientales y que son objeto de preocupación para las investigaciones en materia de ecología y medioambiente que aglutinan gran parte de los esfuerzos de los proyectos relacionados con el desarrollo sostenible.

El interés por el aprovechamiento integral de los residuos de la práctica agropecuaria y la industrialización de las cosechas se ha incrementado en los últimos años por la imperiosa necesidad de encontrar nuevos procedimientos que contribuyan a mejorar situaciones tales como el agotamiento de los recursos energéticos, la escasez de alimentos y el aporte de soluciones a los problemas de contaminación ambiental creados por la deposición de residuos orgánicos al medio ambiente (Rolz et al., 1982;Traba et al., 1992; Zamora y Sánchez, 1995).

La aplicación de los residuos agro-industriales en bioprocesos, por un lado, proporciona una alternativa al uso de los sustratos y, por el otro, ayuda a solucionar los problemas de contaminación ambiental debido a su deposición.

Con las ventajas de las innovaciones biotecnológicas, la tecnología de las fermentaciones principalmente en el área de las enzimas, muchas y nuevas alternativas están abiertas para su utilización (Pandey et al., 2000b).

La fermentación en estado sólido es considerada como una herramienta útil para la conservación de la energía como biomasa, para el tratamiento de residuos sólidos y para la producción de moléculas de alto valor añadido tales como enzimas, ácidos orgánicos, metabolitos secundarios biológicamente activos.

Una de las mayores ventajas que ofrece la FES es la utilización de residuos agro-industriales como, por ejemplo, la cáscara de café generada durante el beneficio por vía seca del café y la pulpa de café que es generada durante el beneficio del café por vía húmeda.

Ambas constituyen objeto de atención por la gran cantidad que se genera en las zonas de procesamiento y debido a la presencia de factores anti-nutricionales como la cafeína y los polifenoles. En tal sentido ni la cáscara de café ni la pulpa de café han encontrado una aplicación práctica y su deposición constituye un serio problema en los países productores de café. Atendiendo a esto se trabaja para su uso en el cultivo de hongos comestibles, en la producción microbiana de ácidos orgánicos o en la producción de preparados enzimáticos microbianos (Soares et al., 2000).

Se conoce por los antecedentes bibliográficos que la pulpa de café de la especie Coffea arabica L debido a su composición en azúcares, polisacáridos y otros compuestos fácilmente degradables constituye un material interesante para ser utilizado como sustrato en fermentaciones en estado sólido. A su vez es uno de los subproductos del beneficio del café más importante por el volumen que representa, al constituir el 40% del peso húmedo de la cereza de café, ya que se genera en grandes cantidades. Todo esto unido a su contenido en cafeína, taninos y polifenoles, hacen que este material constituya un residuo tóxico para el ambiente.

Es por todo ello que, en los últimos años, se ha incrementado notablemente el interés por la utilización de este residuo para la obtención de productos de alto valor añadido, como etanol, o para la obtención de enriquecidos proteicos para la alimentación animal o para la producción de enzimas pectolíticos,

Por lo tanto, se plantea la necesidad de aprovechar sus propiedades y para ello resulta fundamental realizar los estudios de caracterización de los polisacáridos estructurales de la pared celular constituida fundamentalmente por una gran variedad de carbohidratos de mayor o menor complejidad.

Por otro lado, también se necesita evaluar su potencialidad como material sólido para la obtención por vía fermentativa de extractos crudos pectolíticos.

La pulpa de café es un residual que puede ser aprovechado desde el punto de vista biotecnológico para obtener metabolitos de interés industrial, como son las enzimas pectolíticas de interés en la industria de los alimentos e importantes también como catalizadores biológicos en el proceso de beneficio del café, directamente en el proceso de desmucilaginación. Al mismo tiempo este material sólido puede ser detoxificado con la posibilidad de utilizar esta pulpa residual fermentada como suplemento en alimentación animal. Todo este aprovechamiento integral de la pulpa aporta una solución al problema ecológico-ambiental al ser utilizado el residual más abundante y contaminante de los generados por la agroindustria cafetalera.

BIBLIOGRAFIA.

• ANTIER, P.; MINJARES; A; ROUSSOS, S; RAIMBAULT, M. y VINIEGRA-GONZALES, G. (1993). Pectinase hyperproducing mutants of Aspergillus niger C 28B25 for solid state fermentation of coffee pulp. Enzyme Microbiol. Technol., 15, 1-17.

• ANTIER, P.; MINJARES; A; ROUSSOS, S. y VINIEGRA-GONZALES, G. (1993a). New approach for selecting pectinase producing mutants of Aspergillus niger well adapted to solid state fermentation. Biotech. Adv., 11, 429-440.

• AQUIAHUATL, M.; RAIMBAULT, M.; ROUSSOS, S. y TREJO, M.R. (1988). Coffee pulp detoxification by solid state fermentation: isolation, identification and physiological studies. In: M. Raimbault (ed.). Proceeding of the Seminar on solid state fermentation, Bioconversion of Agro-industrial raw materials. ORSTOM, Montpellier, France.

• ARANDA, E. (1991). El vermicompostaje: una nueva alternativa para la transformación de la pulpa de café en abono orgánico. En: Seminario Internacional sobre Biotecnología en la Agroindustria cafetalera, 2,10. Manizales, Colombia., 4-7 Noviembre.

• ASTHER, M.; ESTRADA- ALVARADO, M. I.; HAON, M.; NAVARRO, D.; ASTHER, M.; LESAGE-MEESSEN, L. y RECORD, E. (2005). Purification and characterization of a chlorogenic acid hydrolase from Aspergillus niger catalysing the hydrolysis of chlorogenic acid. Journal of Biotechnology, 115, 47-56.

• BELLO-MENDOZA, R. y SÁNCHEZ, J. E. (1997). Anaerobic filter treatment of wastewater from mushroom cultivation on coffee pulp. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 13, 51-55.

• BERMÚDEZ, R. C.; TRABA, J. A.; VERDECIA, M.J. Y GROSS, P. (1994). Producción de Pleurotus sp. csv Florida sobre residuales de la agroindustria cafetalera en Cuba. Micología Neotropical Aplicada, 7, 47-50.

• BOCCAS, F.; ROUSSOS, S; GUTIERREZ, M; SERRANO, L. y VINIEGRA, G. (1994). Production of pectinase from coffee pulp in solid state fermentation system: selection of wild fungal isolate of high potency by a simple three- step screening technique. J. Food Sci. Technol., 31, p. 22-26.

• BOOPATHY, R. (1989). The overall economics of anaerobic digestion on a coffee state. Design calculation and economics assesment. Indian Coffee, 53, 13-17.

• BRAND, D.; PANDEY, A.; ROUSSOS, S. y SOCCOL, C.R. (2000). Biological detoxification of coffee husk by filamentous fungi using a solid state fermentation system. Enzyme and Microbial Technology, 27, 127-133.

• BRESSANI, R. (1979). Pulpa de café: composición, tecnología y utilización. Ed. Española. España.

• CALZADA, J. F. (1990). Biogás de subproductos del beneficio húmedo del café. División de investigación aplicada. Instituto Americano de Investigación y Tecnología Industrial (ICAITI). Guatemala.

• DASH, S. S. y GUMMADI, S. N. (2006). Catabolic pathways and biotechnological applications of microbiol caffeine degradation. Biotechnol Lett, 28, 1993-2002.

• DE ACOSTA, I. R.; MÁRQUEZ-ARANQUE, A.; HUERFANO, T. y CHACHÓN, I. (1997). Evaluación de la pulpa de café en aves: Digestibilidad y energía metabolizable. Arch. Latinoam. Prod. Anim., 5, 311-312

• FAVELA-TORRES, E.; GUTIERREZ-ROJAS, M.; VINIEGRA-GONZÁLEZ, G. (1991). Eliminación del mucílago de café con enzimas pectinolíticas. II Seminario Internacional de la Biotecnología en la Industria Cafetalera, Oct., Manizales, Colombia.

• FAVELA, E.; HUERTA, S.; ROUSSOS, S.; OLIVARES, G.; NAVA, G.; VINIEGRA, G. y GUTIÉRREZ, M. (1989). Producción de enzimas a partir de pulpa de café y su aplicación en el beneficio húmedo. Primer Seminario Internacional sobre Biotecnología en la Agroindustria Cafetalera. México.

• FONAIAP (1988). Fondo Nacional de Investigaciones Agropecuarias. Paquete tecnológico para la producción de café. Venezuela.

• GARCÍA R.; ARRIOLA, D.; DE ARRIOLA, M. C.; DE PORRES, E. y ROLZ, C. (1991). Characterization of coffee pectin. Lebensm. Wiss. Technol., 24,125– 129.

• GUTIERREZ- ROJAS, M. y FAVELA- TORRES, E. (1993). Curso de Fermentación en medio sólido. Biotecnología para el aprovechamiento de residuos agroindustriales y municipales. Dpto. de Biotecnología. UAM – IZTAPALAPA. México.

• GUTIERREZ- ROJAS, M.; SAUCEDO- CASTAÑEDA, G.; FAVELA- TORRES, E. (1995). Escalamiento de procesos con fermentación sólida. Curso avanzado sobre procesos biotecnológicos. Instituto de Biotecnología. UNAM. Cuernavaca. México.

• JALEEL, S. A. y SREEKANTIAH, K. R. (1984). Application of fungal pectic enzymes in coffee curing. J. Food Sci. Technol., 21, 5-8.

• KASHYAP, D. R.; SONI, S. K.; TEWARI, R. (2003). Enhanced production of pectinase by Bacillus sp. DT 7 using solid state fermentation. Bioresource Technology, 88, 251-254.

• KASHYAP, D. R.; VOHRA, P. K.; CHOPRA, S. y TEWARI, R. (2001). Applications of pectinases in the comercial sector: a review. Bioresource Technology, 77, 215-227.

• LOERA, O.; AGUIRRE, J. y VINIEGRA-GONZÁLEZ, G. (1999). Pectinase production by a diploide construct from two Aspergillus niger overproducing mutants. Enzyme and Microbial Technology, 25, 103-108.

• MARCOS-MÉNDEZ, M. (1981). Posibilidades reales de utilización o tratamiento de los desechos del beneficiado e industrialización del café en Venezuela. FUDECO. Boletín Informativo. Suplemento técnico No. 27. Venezuela.

• MARTINEZ-CARRERA, D. (1989). Simple technology to cultivate Pleurotus on coffee pulp in the tropics. Mushroom Science, 12, p169-178.

• MARTÍNEZ-CARRERA, D. (1993). Análisis económico y financiero de una planta rural de producción de hongos comestibles Pleurotus en Cuetzalan, Puebla, México. Micología Neotropical Aplicada, 6.

• MASOUD, W. y JESPERSEN, L. (2006). Pectin degrading enzymes in yeasts envolved in fermentation of Coffea arabica in East Africa. International Journal of Microbiology, 110, 291-296.

• MBURU, J. K. (1995). Notes on coffee processing procedures and their influence on quality. Kenya Coffee, 60.

• MINJARES-CARRANCO, A.; TREJO-AGUILAR, B. A.; AGUILAR, G. y VINIEGRA-GONZÁLEZ, G. (1997). Physiological comparison between pectinase-producing mutants of Aspergillus niger adapted Esther to solid-state fermentation or submerged fermentation. Enzyme and Microbial Technology, 21, 25-31.

• NIGAM POONAM (2004). Cocoa and Coffee Fermentations. Encyclopedia of Food Microbiology, 466-473.

• PANDEY, A. (2003). Solid- state fermentation. Biochemical Engineering Journal, 13, 81-84.

• PANDEY, A.; SOCCOL, C. R. y MITCHELL, D. (2000a). New developments in solid state fermentation: I-bioprocesses and products. Process Biochemistry, 35, 1153-1169.

• PANDEY, A.; SOCCOL, C. R.; NIGAM, P.; SOCCOL, V. T; VANDENBERGHE, L. P. S. y MOHAN, R. (2000b). Biotechnological potential of agro-industrial residues. II: cassava bagasse. Bioresource Technology, 74, 81-87.

• PANDEY, A.; SOCCOL, C. R.; NIGAM, P.; BRAND, D.; MOHAN, R. y ROUSSOS, S. (2000c). Biotechnological potential of coffee pulp and coffee husk for bioprocesses. Biochemical Engineering Journal, 6, 153-162.

• PANDEY, A. (1991). Aspects of fermenter desing for solid-state fermentation. Process Biochemistry, 26, 355-366.

• PEDRONI-MEDEIROS, A. B.; CHRISTEN, P.; ROUSSOS, S.; GERN, J. C.y SOCCOL, C. R. (2003). Coffee residues as substrates for aroma production by Ceratocystis fimbriata in solid state fermentation. Brazilian Journal of Microbiology, 34 (3), Jul/Sep.

• PORRES, C.; ALVAREZ, D. y CALZADA, J. (1993). Caffeine reduction in coffee pulp through silage. Biotech. Adv., 11, 519-523.

• PRATA, E. R. y OLIVEIRA, L. S. (2006). Fresh coffee husks as potential sources of anthocyanins. LWT. Article in press, available online in ScienceDirect.

• PULGARIN C.; SCHWITZGUEBEL, J. P. Y TABACCHI, R. (1991). Comment blanchir les residus du café noir .Biofutur, 6, 43-50.

• RAIMBAULT, M. (1998). General and microbiological aspects of solid substrate fermentation, In: Raimbault, M.; Soccol, R. y Chuzel G. (Eds). International Training Course on Solid State Fermentation. Montpellier, ORSTOM.

• RODRIGUEZ-COUTO, S. y SANROMÁN, M. A. (2006). Application of solid-state fermentation to food industry- A review. Journal of Food Engineering, 76, 291-302.

• ROUSSOS, S.; AQUIAHUATL, A.; CASSAIGNE, J.; FAVELA, E.; GUTIERREZ, M.; HANNIBAL, L.; HUERTA, S.; NAVA, G.; RAIMBAULT, M.; RODRIGUEZ, W.; SALAS, J.; SANCHEZ, R.; TREJO, M. y VINIEGRA-GONZALEZ, G. (1989). Detoxificación de la pulpa de café por fermentación sólida. In: S. Roussos; R. Licona y M.Gutierrez Rojas (eds). I Seminario Internacional sobre Biotecnología en la Agroindustria Cafetalera. SIBAC, Jalapa, México.

• ROUSSOS. S.; AQUIAHUALT, M.; TREJO- HERNÁNDEZ, M.; GAIME- PERRAUD, I.; FAVELA, E.; RAMAKRISHNA, M.; RAIMBAULT, M.; VINIEGRA, G. (1995). Biotechnologycal management of coffee pulp- isolation, screening, characterization, selection of caffeine-degrading fungi and natural microflora present in coffee pulp and husk. Appl. Microbiol. Biotechnol, 42, 756 – 762.

• ROUSSOS, S.; PERRAUD-GAIME, I; D. SYLVAIN, 1998. Biotechnological management of coffee pulp. In Raimbault, M.; R. Soccol y C. Gérard (Eds). International Training Course on Solis State Fermentation, Montpellier, ORSTOM, p. 151-161.

• ROLZ, C.; MENCHÚ, J.; CALZADA, F.; DE LEÓN, R.; GARCÍA, R. (1982). Biotechnology in washed coffee processing. Process Biochemistry, 17, 8-10.

• SABU, A.; AUGUR, C.; SWATI, C. y PANDEY, A. (2006). Tannase production by Lactobacillus sp. ASR-S1 under solid-state fermentation. Process Biochemistry, 41, 575-580.

• SALMONES, D.; MATA, G. y WALISZEWSKI, K. N. (2005). Comparative culturing of Pleurotus spp. on coffee pulp and wheat straw: biomass production and substrate biodegradation. Bioresource Technology, 96, 537-544.

• SOARES, M.; CHRISTEN, P.; PANDEY, A. y SOCCOL, C. R. (2000). Fruity flavour production by Ceratocystis fimbriata grown on coffee husk in solid-state fermentation. Process Biochemistry, 35, 857-861.

• TAPIA, I.; HERRERA-SALDANA, M. R.; VINIEGRA, G.; GUTIERREZ, M. y ROUSSOS, S. (1990). Pulpa de café fermentada: su uso como aditivo en la alimentación de rumiantes. En: Taller de Valorización de los subproductos del café, 11-15 Junio, Quito. Ecuador.

• TRABA, J. A.; MARAÑON, A.; SALGADO, I.; CASTILLO, S. y BERMUDEZ, C. (1992). Composición y aprovechamiento de los residuales de café. Reporte anual de la Estación Central de Investigaciones de Café y Cacao. Cuba.

• TRABA, J. A.; MARAÑON, A.; BERMUDEZ, C.; VERDECIA, M.; SANTANA, M. y FERNANDEZ, M. (1994). Caracterización de residuales sólidos del café, especie Coffea arabica L. Ciencia, 45, 375-380.

• TREJO- HERNÁNDEZ, M. R.; ORIOL, E. ; LÓPEZ, A.; ROUSSOS, S.; VININEGRA, G.; RAIMBAULT, M. (1991). Producción de pectinasas de Aspergillus niger por fermentación sólida sobre soporte. Micología Neotropical Aplicada, 4.

• ULLOA-ROJAS, J. B.; VERRETH, J. A.; WEERD, J. H. y HUISMAN, E. A. (2002). Effect of different chemical treatments on nutricional and antinutritional properties of coffee pulp. Animal Feed Science and Technology, 99, 195-204.

• ULLOA-ROJAS, J. B.; VERRETH, J. A.; AMATO, S. y HUISMAN, E. A. (2003a). Biological treatments affect the chemical composition of coffee pulp. Bioresource Technology, 89, 267-274.

• ULLOA-ROJAS, J. B. y VERRETH, J. A. (2003b). Growth of Oreochromis aureus fed with diets containing graded levels of coffee pulp and reared in two cultura systems. Aquaculture, 217, 275-283.

• ULLOA, J. B.; WEERD, J. H.; HUISMAN, E. A. y VERRETH, J. A. (2004). Tropical agricultural residues and their potential uses in fish feeds: the Costa Rican situation. Waste Management, 24, 87-97.

• URBANEJA, G.; FERRER, J; PAEZ, G.; ARENAS, L y COLINA, G. (1996). Acid Hydrolysis and Carbohydrates Characterization of Coffee Pulp. WREC, 1041-1044.

• ZAMORA. E. y SÁNCHEZ, J. A. (1995). Producción de un extracto ácido de paja de arroz. Acta Científica Venezolana, 46, 135 – 139.

• ZULUAGA-VASCO, J. (1989). Utilización integral de los subproductos del café. In: S. Roussos; R. Licona and M. Gutierrez (ed.). I Seminario Internacional sobre Biotecnología en la Agroindustria Cafetalera. Jalapa, México.

Autor:

Lic.Jose Alcides Traba Melian